精子DNA碎片指數(shù)對(duì)體外受精胚胎及囊胚發(fā)育的影響

曲仕浩，羅英，周益平，鄭煜麗，徐楗熒*

(珠海市婦幼保健院 1.男性生殖健康科；2.生殖醫(yī)學(xué)中心，珠海 519000)

精子DNA碎片指數(shù)(DFI)是發(fā)生精子核DNA鏈斷裂的精子占全部精子的百分比。精子核DNA攜帶男方遺傳物質(zhì)，其完整性對(duì)于遺傳信息的準(zhǔn)確傳遞至關(guān)重要，它具有高度緊湊和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，并且能夠消除精子的密集性，這是精子被認(rèn)為具有繁殖能力所必須具備的特征。國(guó)內(nèi)外多項(xiàng)研究已證實(shí)，任何形式的精子染色質(zhì)異常或DNA損傷都可能導(dǎo)致男性不育，是評(píng)估男性不育的一個(gè)可靠指標(biāo)[1-5]。Evenson等[6]首次將精子染色質(zhì)結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)參數(shù)用于男性生育力的評(píng)估，研究證實(shí)DFI≥15%時(shí)男性生育潛力明顯下降，≥30%為低度生育力，≥80%為無(wú)生育能力。精子DFI與卵裂期胚胎及囊胚發(fā)育之間的關(guān)系，目前仍沒有一致的結(jié)果。本研究對(duì)常規(guī)體外受精(IVF)患者的精液標(biāo)本進(jìn)行DFI檢測(cè)，探討其對(duì)IVF胚胎及囊胚發(fā)育的影響。

一、對(duì)象與方法

1.研究對(duì)象：選擇2017年1月至2020年12月在珠海市婦幼保健院生殖醫(yī)學(xué)中心接受常規(guī)體外受精(IVF)助孕的1 411個(gè)周期。納入標(biāo)準(zhǔn)：女方年齡22～38歲；月經(jīng)周期規(guī)律，血清FSH<10 U/ml；獲卵數(shù)≥5 枚；男女雙方染色體檢查正常；臨床資料齊全。排除標(biāo)準(zhǔn)：合并內(nèi)、外科手術(shù)及IVF禁忌癥者；子宮內(nèi)膜異位癥、排卵障礙；黃體期促排卵；移植失敗周期>2次；因各種原因未完成控制性促排卵(COS)者。依據(jù)DFI分為A組(DFI<15%)、B組(15%≤DFI<30%)、C組(DFI≥30%)。

2.實(shí)驗(yàn)方法：應(yīng)用精子染色質(zhì)擴(kuò)散法(SCD)檢測(cè)精子核DNA的完整性，試劑盒購(gòu)自深圳華康生物醫(yī)學(xué)工程有限公司，具體操作參照說(shuō)明書。

3.DFI結(jié)果判定標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)暈環(huán)與精子頭部直徑比例，分為大暈環(huán)、中暈環(huán)、小暈環(huán)、無(wú)暈環(huán)以及退化精子。計(jì)算公式[7]：DFI=(小暈環(huán)+無(wú)暈環(huán)+退化)精子/計(jì)數(shù)精子總數(shù)×100%。

4.IVF助孕：應(yīng)用本中心常規(guī)的超排卵方案，給予基因重組FSH(rFSH，默克雪蘭諾，德國(guó))和/或尿源性FSH(uFSH，珠海麗珠)進(jìn)行控制性促排卵，定期行B超監(jiān)測(cè)卵泡發(fā)育。當(dāng)至少有1個(gè)主導(dǎo)卵泡直徑≥18 mm或至少2個(gè)主導(dǎo)卵泡直徑≥17 mm時(shí)，注射重組人絨促性腺素(艾澤，默克雪蘭諾，德國(guó))250 μg，36～38 h后行陰道超聲引導(dǎo)下取卵術(shù)。將卵母細(xì)胞置于培養(yǎng)箱(37℃、6% CO2)中培養(yǎng)3～6 h后行IVF，定期觀察受精卵原核、胚胎或囊胚形成情況。

5.數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)定義[8]：卵裂胚胎率=D3卵裂胚胎數(shù)/2PN數(shù)；優(yōu)質(zhì)胚胎率=優(yōu)質(zhì)胚胎數(shù)/卵裂胚胎數(shù)×100%；囊胚形成率=囊胚數(shù)/卵裂胚胎數(shù)×100%。

二、結(jié)果

1.各組患者一般情況比較：各組女方平均年齡、體質(zhì)量指數(shù)(BMI)、不孕年限、獲卵數(shù)及男方平均年齡比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；隨著DFI升高，精子濃度、前向運(yùn)動(dòng)精子率(PR)和正常形態(tài)精子率均呈顯著下降趨勢(shì)(P均<0.01)(表1)。

表1 一般情況比較

2.各組患者胚胎及囊胚發(fā)育情況比較：隨著DFI升高，各組的受精率、2PN受精率、卵裂胚胎率及囊胚形成率均呈下降趨勢(shì)。B組和C組的受精率、卵裂胚胎率均顯著低于A組(P均<0.01)；C組的2PN受精率顯著低于A組和B組(P<0.01)；B組和C組囊胚形成率顯著低于A組(P<0.05)。各組的卵裂率及優(yōu)質(zhì)胚胎率相比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)(表2)。

表2 三組胚胎及囊胚發(fā)育情況比較(%)

三、討論

一直以來(lái)，男性生育力的評(píng)估主要依賴于精子濃度、活力及正常形態(tài)等傳統(tǒng)指標(biāo)。近年來(lái)隨著生命科學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)展和自動(dòng)化儀器的普及，男科學(xué)也從簡(jiǎn)單和主觀的計(jì)數(shù)及形態(tài)學(xué)觀察，逐步進(jìn)入到更為客觀的生化分析階段。精子DFI檢測(cè)逐步在男科臨床檢驗(yàn)領(lǐng)域得到發(fā)展，在一定程度上從分子水平反映了男性生殖能力遺傳結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和功能完整性[9]。

環(huán)狀結(jié)構(gòu)、螺線管結(jié)構(gòu)和核基質(zhì)結(jié)合域是人精子染色質(zhì)的3個(gè)主要結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)與功能密切相關(guān)。精子DFI指數(shù)升高的發(fā)生機(jī)制主要有以下幾個(gè)方面[10-12]：(1)控制凋亡的基因Fas、Bcl-x及p53等基因異常表達(dá)，細(xì)胞凋亡發(fā)生異常，從而不能及時(shí)去除DNA受損的精子，增高DNA碎片化導(dǎo)致精子DFI指數(shù)升高；(2)魚精蛋白在維持精子正常形態(tài)DNA和完整性有著至關(guān)重要的作用，其自身缺陷或功能異常時(shí)精子染色質(zhì)濃縮過(guò)程異常，導(dǎo)致精子DFI指數(shù)升高；(3)當(dāng) ROS過(guò)多和抗氧化酶的平衡失調(diào)時(shí)，精子DNA單鏈和雙鏈的斷裂導(dǎo)致精子DNA受損，受損傷的精子更容易受到ROS的攻擊，形成惡性循環(huán)，從而加重了精子DNA 損傷程度。有研究顯示，精子DFI指數(shù)與精子活力、前向運(yùn)動(dòng)率呈負(fù)相關(guān)，DNA損傷嚴(yán)重的精子引起其線粒體呼吸代謝功能明顯降低，精子DNA損傷可能是導(dǎo)致弱精子癥的重要原因之一[13-15]。本研究顯示，隨著DFI升高，精子濃度、前向運(yùn)動(dòng)精子率和正常形態(tài)精子率均呈下降趨勢(shì)。

關(guān)于精子DNA損傷是否影響胚胎的質(zhì)量目前尚存在爭(zhēng)議，而且精子DNA損傷影響胚胎質(zhì)量的機(jī)制仍不清楚。有觀點(diǎn)認(rèn)為，精子染色質(zhì)的異常導(dǎo)致胚胎質(zhì)量下降，精子DNA損傷會(huì)降低精子受精能力和胚胎發(fā)育潛能，精子DNA損傷與受孕率和胚胎質(zhì)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，從而降低妊娠率，并且肯定了精子DFI對(duì)男性不育結(jié)局的預(yù)測(cè)價(jià)值[16-18]；但也有研究顯示，DFI與卵胞漿內(nèi)單精子注射(ICSI)受精率、卵裂率、優(yōu)胚率均無(wú)相關(guān)性[19]。本研究顯示，胚胎、囊胚發(fā)育情況比較，受精率、2PN受精率、卵裂胚胎率及囊胚形成率隨著DFI升高均呈下降趨勢(shì)(P<0.05或P<0.01)；但隨著DFI升高，各組的卵裂率及優(yōu)質(zhì)胚胎率的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。精子DNA損傷能夠廣泛地影響胚胎受精、細(xì)胞分裂及發(fā)育等多個(gè)過(guò)程，胚胎自身有一定的自我修復(fù)能力，當(dāng)DFI高的精子與卵母細(xì)胞受精后，卵母細(xì)胞將啟動(dòng)DNA修復(fù)程序，但嚴(yán)重的DNA損傷卵母細(xì)胞無(wú)法修復(fù)，通過(guò)激活凋亡通路誘導(dǎo)胚胎凋亡，從而影響胚胎的發(fā)育[20]。

因此，本研究探討了精子DFI對(duì)IVF胚胎及囊胚發(fā)育的影響，精子DFI升高對(duì)男性精子產(chǎn)生負(fù)面影響，導(dǎo)致IVF受精率、卵裂胚胎率及囊胚形成率均下降，提示在常規(guī)IVF周期前檢查精子DNA碎片率具有臨床應(yīng)用價(jià)值。